アデニンヌクレオチドトランスロケーターの4番目のアイソフォームは、癌細胞のミトコンドリアアポトーシスを阻害します

アデニンヌクレオチドトランスロケーター（ANT）はミトコンドリアの双方組織タンパク質であり、サイトゾルとミトコンドリアの間のADPとATPの交換を触媒し、ミトコンドリアアポトーシスの多くのモデルに関与しています。ヒトアデニンヌクレオチドトランスロケーターサブファミリーは、4つのアイソフォーム、すなわちANT1-4で構成されており、4つの核遺伝子によってコードされ、その発現は高度に調節されています。以前の研究では、ANT1と3がミトコンドリアアポトーシスを誘導するのに対し、ANT2は抗アポトーシスであることが明らかになりました。しかし、アポトーシス経路における最近特定されたアイソフォームANT4の役割はまだ解明されていません。ここでは、ANT3がヒト癌細胞における増殖、ミトコンドリア呼吸、細胞死に対するANT4の安定した異種発現の効果を調査し、ANT3をアポトーシス促進アイソフォームの制御として使用しました。予想どおり、ANT3は、ミトコンドリ毒性化学療法薬であるロニダミンに応答してミトコンドリア媒介アポトーシスを促進し、プロテインキナーゼ阻害剤であるスタウロスポリンを強化しました。また、我々の結果は、ANT3のアポトーシス促進効果が、細胞増殖速度の低下、ミトコンドリアネットワークトポロジの変化、および反応性酸素種の産生の減少を伴うことを示しています。注目すべきことに、ANT4はミトコンドリアネットワークや呼吸に影響を与えずに細胞の成長を促進したことを初めて示します。さらに、ANT4は、スーパーオキシド陰イオンレベルに影響を与えることなく、過酸化水素の細胞内レベルを分布的に調節しました。最後に、安定したANT4過剰発現は、Bcl-2発現とは無関係に、ロニダミンおよびスタウロスポリンアポトーシスから癌細胞を保護しました。これらのデータは、ANT4のこれまで定義されていなかった細胞保護活性を強調し、ANT1および3アイソフォームがアポトーシスとして機能するヒトANTアイソフォームサブファミリーに新規の二分法を提供し、ANT2および4アイソフォームは刺激を示す死に耐性を示します。

The adenine nucleotide translocator (ANT) is a mitochondrial bi-functional protein, which catalyzes the exchange of ADP and ATP between cytosol and mitochondria and participates in many models of mitochondrial apoptosis. The human adenine nucleotide translocator sub-family is composed of four isoforms, namely ANT1-4, encoded by four nuclear genes, whose expression is highly regulated. Previous studies have revealed that ANT1 and 3 induce mitochondrial apoptosis, whereas ANT2 is anti-apoptotic. However, the role of the recently identified isoform ANT4 in the apoptotic pathway has not yet been elucidated. Here, we investigated the effects of stable heterologous expression of the ANT4 on proliferation, mitochondrial respiration and cell death in human cancer cells, using ANT3 as a control of pro-apoptotic isoform. As expected, ANT3 enhanced mitochondria-mediated apoptosis in response to lonidamine, a mitochondriotoxic chemotherapeutic drug, and staurosporine, a protein kinase inhibitor. Our results also indicate that the pro-apoptotic effect of ANT3 was accompanied by decreased rate of cell proliferation, alteration in the mitochondrial network topology, and decreased reactive oxygen species production. Of note, we demonstrate for the first time that ANT4 enhanced cell growth without impacting mitochondrial network or respiration. Moreover, ANT4 differentially regulated the intracellular levels of hydrogen peroxide without affecting superoxide anion levels. Finally, stable ANT4 overexpression protected cancer cells from lonidamine and staurosporine apoptosis in a manner independent of Bcl-2 expression. These data highlight a hitherto undefined cytoprotective activity of ANT4, and provide a novel dichotomy in the human ANT isoform sub-family with ANT1 and 3 isoforms functioning as pro-apoptotic while ANT2 and 4 isoforms render cells resistant to death inducing stimuli.